摘 要： 提出采用IP2202 MCU、基于88W8686 SoC芯片的Wi-Fi模塊和H9918 EVDO 3G模塊的組合，構建無線雙模VoIP語音網(wǎng)關，實現(xiàn)語音通信的低成本、低功耗和機動靈活性。
關鍵詞： IP2202；Wi-Fi模塊；EVDO；3G模塊；無線雙模VoIP
VoIP（Voice over Internet Protocol），即通過IP數(shù)據(jù)包發(fā)送實現(xiàn)的語音業(yè)務，是一種利用Internet作為傳輸載體來實現(xiàn)PC到PC、Phone到Phone、PC到Phone之間話音通信的技術。VoIP終端打電話只需要幾分錢，對任何用戶都具有不可抵抗的誘惑力，因此作為通信業(yè)的革命性產(chǎn)品，VoIP一出現(xiàn)就呈現(xiàn)出強盛的生命力。
VoIP話音通信技術發(fā)展很快，隨著3G和Wi-Fi網(wǎng)絡的快速普及和發(fā)展，無線VoIP的應用越來越受到關注，VoIP話音通信技術通過與新型無線寬帶的結合，將增加企業(yè)和消費者獲得更靈活而且實惠的語音服務方式。可以在大街上通過3G手機網(wǎng)絡實現(xiàn)VoIP話音通信，走進辦公室后，或因3G手機網(wǎng)絡信號弱化，呼叫可以轉(zhuǎn)到基于Wi-Fi的WLAN實現(xiàn)VoIP話音通信，構建能在Wi-Fi和3G環(huán)境智能切換的無線雙模VoIP語音網(wǎng)關。本文采用IP2202 MCU、基于88W8686 SoC芯片的Wi-Fi模塊以及基于VIA CBP7.0的H9918 EVDO 3G模塊的組合，來實現(xiàn)一種無線雙模VoIP語音網(wǎng)關。
1 無線雙模VoIP語音網(wǎng)關的原理
網(wǎng)關在VoIP網(wǎng)絡中主要扮演協(xié)議轉(zhuǎn)換、控制及關守角色，如呼叫控制和呼叫管理等。傳統(tǒng)有線的VoIP網(wǎng)關用的是LAN模式或者直接ADSL撥號上網(wǎng)建立連接。筆者曾采用RISC結構的IP2022處理器，構建了IP2022+DSP的VoIP有線網(wǎng)關方案，IP2022處理器帶有片上Flash程序存儲器，具有在線和離線編程調(diào)試功能及單字節(jié)時鐘周期精簡指令集，用4階段并行流水線方式執(zhí)行指令，可達極高的代碼效率和指令運行速度（120 MIPS），再加上DSP，完全滿足低碼率的視頻VoIP通話的需要。在此基礎上，如果考慮增加3G模塊和Wi-Fi模塊，能否實現(xiàn)基于Wi-Fi、3G環(huán)境的無線雙模語音網(wǎng)關呢。經(jīng)過實際的設計改造，方案是可行的。在IP2022+DSP的有線VoIP網(wǎng)關基礎上，采用基于VIA CBP7.0的EVDO 3G模塊，用CDMA2000的EVDO數(shù)據(jù)鏈路取代過去LAN作為寬帶連接的方法，實現(xiàn)對無線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的處理，可在CDMA2000 1xEVDO（15~856）和CDMA lxRTT（15~200）環(huán)境下?lián)芴枱o線接入Internet，以及斷線自動重撥等功能。另外，采用基于88W8686 SoC芯片的LBWA18HEPZ模塊作為Wi-Fi模塊實現(xiàn)與WLAN的寬帶連接，并做到針對WLAN和3G寬帶網(wǎng)絡環(huán)境隨時切換，實現(xiàn)無線雙模VoIP語音通信。
2 無線雙模VoIP語音網(wǎng)關的硬件設計
無線雙模VoIP語音網(wǎng)關實現(xiàn)原理如圖1所示。
構成該無線雙模語音網(wǎng)關的主要器件如下。
?。?）MCU。本網(wǎng)關的核心采用IP2022處理器，它要完成各部件的協(xié)同工作，還要做大量的計算處理。如：DSP處理后的編碼數(shù)據(jù)打包通過網(wǎng)絡傳輸，還要將網(wǎng)絡傳送過來的語音數(shù)據(jù)解包后經(jīng)解碼處理送到話機。
?。?）DSP。完成本網(wǎng)關音頻、視頻的編解碼工作，采用的是Voice Pump公司的VP120。低功耗、高性能DSP-1xx系列混合數(shù)字信號處理器是該公司2001年5月推出的專門針對話音處理的低密度語音網(wǎng)關、VoIP的綜合接入設備（IAD設備）和其他寬帶語音領域的適用產(chǎn)品。它通過主處理器靈活的接口協(xié)議，每個語音通道都可以配置多種語音編碼和話音應用，再加上已經(jīng)固化在DPS內(nèi)部ROM上的各種應用軟件，可作為一個接口將傳統(tǒng)模擬語音信息和基于包處理的系列主機作無縫連接。
（3）Wi-Fi模塊。以IP2022為MCU的無線網(wǎng)關Wi-Fi模塊設計，既可以利用IP2002所特有的Wi-Fi套件，也可以采用其他Wi-Fi模塊，本設計采用的是LBWA18HEPZ模塊，它是一個IEEE標準的WLAN 802.11b/g模塊，內(nèi)部集成了WLAN芯片、電擦除存儲器、低壓差線性溫壓器、驅(qū)動及功率放大器、晶振、不平衡變壓器和單刀雙擲開關。其內(nèi)部結構如圖2所示。
對于該模塊中應用的88W8686 SoC芯片是Marvell公司生產(chǎn)的一個低成本、低功耗、集成了MAC/基帶/射頻/IEEE 802.11 a/b/g無線系統(tǒng)的高集成度的單片解決方案，載荷速率適合802.11 a或者802.11 g規(guī)定的6 Mb/s~54 Mb/s，也可以滿足802.11b所要求的1 Mb/s~11 Mb/s。
?。?）EVDO 3G模塊。目前，基于EVDO 3G模塊有多家解決方案，如高通QSC6085解決方案，這是針對EVDO A版本的方案，國內(nèi)的華為、中興都采用的此類方案，其他還有威盛的解決方案，本設計采納了深圳宏電的H9918 EVDO模塊。H9918是一款針對CDMA2000網(wǎng)絡的3G模塊。
在本方案中，H9918只作為一個3G USB MODEM連接，屏蔽了其他相關功能。H9918 EVDO 3G模塊外觀圖如圖3所示。
3.1 語音信號的編解碼處理
語音信號的處理由IP2022及DSP相關單元來完成，這部分有相應的軟件開發(fā)套件來支持功能的實現(xiàn)。IP2022網(wǎng)絡處理器主要是通過網(wǎng)絡軟件開發(fā)工具包SDK的軟件模塊和開發(fā)者編寫的代碼來進行配置，完成對語音信號的編解碼處理。為便于開發(fā)，本設計使用網(wǎng)絡軟件開發(fā)工具包SDK中Ubicom提供的配置工具。它使得開發(fā)者能選擇合適的ipModule，并對模塊進行設定，確定各模塊之間的關系，自動鏈接到目標代碼。
3.2 基于Wi-Fi的UDP語音包的無線發(fā)送及接收
本功能是將MCU主控模塊IP2022通過SPI總線傳輸過來的UDP語音包轉(zhuǎn)換成無線幀信號，并經(jīng)過RF單元發(fā)送；接收的過程也為發(fā)送的逆過程，并也通過SPI總線送回IP2022處理單元，并最終還原為語音信號，如圖5所示。
3.3 基于EVDO 3G模塊的UDP語音包的無線發(fā)送及接收
VoIP終端通過H9918實現(xiàn)3G無線上網(wǎng)，采用PPP協(xié)議（點對點協(xié)議），從而實現(xiàn)鏈路建立、維護、拆除、上層協(xié)議協(xié)商和認證等過程，具體操作順序如下。
?。?）首先加載H9918模塊驅(qū)動，操作如下：
?。╝）把驅(qū)動文件（usb-serial.C）放到Linux系統(tǒng)下的某個目錄下；
?。╞）用root用戶登錄；
?。╟）用字符命令進入linux下的文件目錄，輸入make命令，會得到相應的驅(qū)動的模塊HONGDIANUSBModem.ko；
?。╠）輸入insmod HONGDIANUSBModem.ko加載模塊；
?。╡）可以lsmod查看模塊是否加載。
（2）進入附送的PPP撥號文件的/etc/ppp/peers目錄，在peers文件夾下，找到cdmadialer文件，輸入 “pppd call cdmadialer”進行撥號。
該過程實際就是VoIP設備規(guī)定的必須裝載的模塊，還需加載3G模塊的USB驅(qū)動以及PPP自動撥號加載，以完成終端的初始化就緒狀態(tài)。
本方案采用IP2202 MCU、基于88W8686 SoC芯片的Wi-Fi模塊的H9918 EVDO 3G模塊的組合，構建雙模無線VoIP語音網(wǎng)關。經(jīng)過實際測試，終端在WLAN環(huán)境半徑50 m范圍內(nèi)，和在有電信CDMA信號的范圍，均可以實現(xiàn)暢通無阻的無誤碼通信，通話質(zhì)量優(yōu)良、運行穩(wěn)定、靈活方便，而且還具有低成本、低功耗等優(yōu)點，是一種比較有經(jīng)濟和技術價值的設計。
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